Der Schaft eines Vollhartmetallfräsers
Bei den Schaftformen von Vollhartmetallfräsern handelt es sich überwiegend um Zylinderschafte mit durchgehendem Zylinder (siehe Abb. 3-35) und Zylinderschafte mit Schneidebene (umgangssprachlich „seitlich montiert“ oder „seitlich montiert“).
3-35
Zylinderschaft
Der Schaft eines Fräsers mit geradem Schaft ist ein vollständiger Zylinder, sodass der Schaft selbst eine gute Genauigkeit und Klemmzentrierung aufweist. Der sogenannte gerade Schaft bedeutet nicht, dass der Durchmesser des Schafts und der Durchmesser des Arbeitsteils D. die gleiche Grundgröße haben. Manchmal ist der Durchmesser des Arbeitsteils D größer als der Durchmesser des Schafts (Dd), was als „Schrumpfen“ bezeichnet wird. Andererseits ist der Durchmesser des Arbeitsteils D. kleiner als der Durchmesser des Schafts (D.
Beim Spannen eines geraden Schafts mit einer allgemeinen Spannmethode (z. B. einem Federspannfutter) beruht das Hauptaugenmerk auf Reibung, sodass die Spannkraft manchmal nicht ausreicht. Wenn eine gerade Schaftstruktur für einen großen Spiralwinkelfräser mit großer Axialkraft verwendet wird, ist es einfacher, das Spannfutter herauszuziehen, insbesondere wenn das in Abbildung 3-5a gezeigte „Riffelungsphänomen“ auftritt.
Wenn Sie also einen großen Spiralfräser zum Scheibenfräsen/Nutenfräsen verwenden, sollten Sie ein sichereres Spannfutter verwenden, beispielsweise ein Kraftspannfutter oder ein Spannfutter mit Safe Lock, oder Sie verwenden einen Zylinderschaft mit einer Schnittebene, wie unten beschrieben.
Eine weitere wichtige Schaftstruktur von Vollhartmetall-Schaftfräsern mit zylindrischem Schaft und Schneidebene ist der zylindrische Schaft mit Schneidebene (siehe Abbildung 3-37). Der Antrieb des Fräsers mit Schneidebene hängt nicht von der Reibung ab, sondern von der erzwungenen Antriebskraft der Schneidebene, sodass kein Schlupf auftritt. Gleichzeitig begrenzt die Schneidebene den Fräser auch in axialer Richtung, und das Phänomen des „Werkzeugabfalls“ tritt nicht auf.
3-36
3-37
Zylindrischer Schaft mit Schneidebene.
Eine weitere wichtige Schaftstruktur von Vollhartmetall-Schaftfräsern ist ein zylindrischer Schaft mit einer Schneidebene (siehe Abbildung 3-37). Der Antrieb des Fräsers mit einer Schneidebene hängt nicht von der Reibung ab, sondern von der erzwungenen Antriebskraft der Schneidebene, sodass kein Schlupf auftritt. Gleichzeitig begrenzt die Schneidebene den Fräser auch in axialer Richtung, und das Phänomen des „Werkzeugabfalls“ tritt nicht auf, wenn der Fräser herausgezogen wird.
Je nach Schaftdurchmesser kann diese Struktur entweder wie in Abbildung 3-37 mit nur einer Schnittebene oder größer mit zwei Schnittebenen sein. Dabei handelt es sich nicht um zwei Standards, sondern nur um zwei Arten von Standardschäften in unterschiedlichen Größensegmenten. Da jedoch die Struktur mit den zwei Schnittebenen verwendet wird, wenn der Schaftdurchmesser größer oder gleich 25 mm ist, ist der Fräser von 20 mm und darunter grundsätzlich eine Struktur mit einer Schnittebene.
Aufgrund der Schnittebene weicht der Schwerpunkt des Schaftes theoretisch leicht von der Schaftachse ab und liegt somit auf der Seite der Druckfläche. Dies wird in der folgenden Analyse ausgenutzt.
Obwohl durch diese Konstruktion einige Probleme des durch Reibung angetriebenen Zylinderschafts vermieden werden können, gibt es auch drei Nachteile.
1) Der erste Nachteil ist, dass die Koaxialität von Werkzeug und Werkzeughalter nicht gut ist. Theoretisch besteht zwischen dem Zylinderschaft mit Schneidebene und dem zylindrischen Loch für dessen Klemmung immer ein kleiner Spalt. Wenn der Zylinderschaft in das runde Loch des Werkzeughalters eingesetzt und mit einer Schraube verriegelt wird, wird das Werkzeug zur Seite gedrückt. Sein Klemmzustand ist in Abbildung 3-38 dargestellt. Die Achse des Werkzeugs und die Achse des Werkzeughalters bilden einen Versatz, was zu unterschiedlichen Achsen des Werkzeugs und des Werkzeughalters führt.
2) Der zweite Nachteil ist die schlechte Kontaktsteifigkeit. Wie aus Abbildung 3-38 ersichtlich, hat eine Seite des Fräsers nach dem Einspannen einen schmalen Kontaktstreifen mit dem Schaft, während die andere Seite dies nicht tut. Die Größe der Kontaktzone und die Größe des Hohlraums sind eng und der Spalt ist zu groß, was dazu führt, dass sich die Kontaktfläche leicht verformt, und diese Verformung kann die Austauschbarkeit des Werkzeughalters beeinträchtigen.
3) Der dritte Nachteil ist, dass das dynamische Gleichgewicht nicht ideal ist. Zusätzlich zu dem Ungleichgewicht, das durch die Abflachungsstruktur selbst verursacht wird, wie beispielsweise die bereits erwähnte geringe Exzentrizität des Schwerpunkts des Werkzeughalters und der Achse des Werkzeughalters, wird dieses Ungleichgewicht durch den Kompressionsprozess noch verstärkt. Dies ist für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung sehr nachteilig.
3-38
